Трансформаторы напряжения Назначение трансформаторов напряжения - файл

приобрести
скачать (439.8 kb.)




1 Трансформаторы напряжения

1.1 Назначение трансформаторов напряжения


Измерительные трансформаторы напряжения применяют в установках переменного тока напряжением 380 В и выше для питания обмоток напряжения измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения. Трансформаторы понижают напряжение, приложенное к первичной обмотке, до величины 100 В или 100/√3 В, что позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов и реле, а шкалы приборов градуировать с учетом коэффициента трансформации в соответствии с измеряемым первичным напряжением. Такие приборы и реле имеют простую конструкцию, дешевы, надежны и могут обладать высокой точностью измерения.
1.2 Включение приборов и реле через трансформаторы напряжения
Включение приборов и реле через трансформаторы напряжения обеспечивает безопасность их обслуживания и позволяет устанавливать их на значительном расстоянии от цепей высокого напряжения. По принципу выполнения, схемам включения и особенностям работы трансформаторы напряжения ничем не отличаются от силовых понижающих трансформаторов. Они состоят из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток. На рисунке 1.2.1 показан однофазный трансформатор напряжения TV, подключенный первичной обмоткой W1 к сети напряжением U1; ко вторичной обмотке W2 подключены параллельно вольтметр PV, реле напряжения КV и счетчик активной энергии PI на напряжение U2.

Рисунок 1.2.1 – Схема подключения приборов и реле к сети через однофазный трансформатор напряжения
Важным параметром, характеризующим преобразование напряжения трансформатором напряжения, является его номинальный коэффициент трансформации:
KUном= = , (1.2.1)
где U1ном и U2ном – номинальные первичное и вторичное напряжения, В;

W1 и W2 – число витков первичной и вторичной обмоток

трансформатора напряжения.
Важнейшим требованием, предъявляемым к трансформаторам напряжения, является требование точности измерения, то есть необходимость возможно меньшей погрешности, вносимой в измерения. Погрешность, которую вносит трансформатор при измерении напряжения, возникающая вследствие того, что действительный коэффициент трансформации КU отличается от номинального KUном, выражается в процентах:
∆U = %, (1.2.2)
где U1 и U2 – действительные значения первичного и вторичного

напряжения, В.


Кроме погрешности в величине напряжения ∆U трансформатор напряжения вносит и угловую погрешность δ, которая представляет собой угол между вектором первичного напряжения U1 и повернутым на 180° вектором вторичного напряжения U2.

Погрешность трансформатора напряжения в величине напряжения вносит ошибку в показания всех измерительных приборов. По величине ошибки в процентах трансформаторы напряжения делятся на четыре класса точности (таблица 1.2.1). Класс точности – погрешность, выраженная в процентах.

Трансформаторы напряжения класса точности 0,2 применяют в качестве образцовых, а также для точных измерений в лабораториях. Для подключения счетчиков коммерческого расчета используют трансформаторы класса точности 0,5, щитовых измерительных приборов – классов 1 и 3.Требования, предъявляемые к трансформаторам для релейной защиты, зависят от вида защиты: здесь могут быть использованы трансформаторы классов 0,5; 1 и 3.

Таблица 1.2.1 – Предельно допустимые погрешности трансформатора напряжения



Класс точности

Наибольшая погрешность

По напряжению, %


Угловая, мин

0,2

± 0,2

± 10

0,5

± 0,5

± 20

1

± 0,1

± 40

3

± 0,3

Не нормируется

Для каждого класса точности устанавливается номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора S2ном, при которой его погрешность при номинальном первичном напряжении не превышает значений, указанных в таблице 1.2.1. С увеличением вторичной нагрузки трансформатора погрешность возрастает и класс точности снижается. Наивысший класс точности является номинальным.

Кроме номинальной мощности, каждый трансформатор напряжения характеризуется максимальной мощностью, которую он может обеспечить, длительно работая вне классов точности в качестве понижающего силового трансформатора без недопустимого перегрева обмоток.
1.3 Классификация трансформаторов напряжения
По конструкции и области применения трансформаторы напряжения классифицируются:

- по роду установки – для внутренней и наружной установки;

- по способу изоляции – с сухой и масляной изоляцией;

- по числу фаз – одно- и трехфазные (трехстержневые и пятистержневые);

- по числу вторичных обмоток – с одной и двумя обмотками;

- по количеству высоковольтных вводов однофазных трансформаторов – с одним вводом для подключения на фазное напряжение и двумя вводами для подключения на линейное напряжение.

Каждому типу трансформатора напряжения присваиваются буквенно-цифровые условные обозначения:

Н – трансформатор напряжения;

Т – трехфазный;

О – однофазный;

З – с заземленной первичной обмоткой (с одним вводом обмотки ВН);

С – сухой (сухая изоляция обмоток ВН и НН);

М – масляный (с бумажной изоляцией, погруженной в масло);

Л – литой (с литой смоляной изоляцией);

К – каскадный (однофазный на 110 кВ и выше);

К – с компенсирующей обмоткой для уменьшения угловой погрешности (трехфазный);

И – пятистержневой, с обмоткой для контроля изоляции фаз сети;

Ф – вфарфором корпусе;

- первая группа цифр – класс напряжения обмотки ВН в киловольтах;

- вторая группа цифр – год разработки конструкции.


1.4 Выбор трансформатора напряжения
Тип выбираемого трансформатора определяется назначением его в электроустановке. При необходимости контроля изоляции электроустановки в РУ-6 (10) кВ применяют трансформаторы типа НТМИ-10, в РУ-35 кВ – ЗНОМ-35, в других случаях можно использовать трансформаторы типа НОМ. В РУ-110 (220) кВ применяют трансформаторы типа НКФ.

Выбирают трансформаторы по величине рабочего напряжения распределительного устройства согласно условию:


U1ном ≥ Uраб, (1.4.1)
где U1ном – номинальное первичное напряжение трансформатора, кВ;

Uраб – рабочее напряжение распределительного устройства, к шинам

которого подключается трансформатор, кВ.
Выбранный трансформатор напряжения проверяют по классу точности согласно условию:
S2ном ≥ S2расч, (1.4.2)
где S2ном – номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора в

соответствующем классе точности, ВА;

S2расч – мощность, потребляемая измерительными приборами и реле,

подключенными к трансформатору, ВА.


При соединении двух однофазных трансформаторов в неполный (открытый) треугольник S2ном = 2S′ 2ном, а трех – в трехфазную звезду S2ном = 3S′ 2ном, где S′ 2ном – номинальная мощность одного однофазного трансформатора.
S2расч= , (1.4.3)

где ∑Рприб– сумма активных мощностей приборов и реле, Вт;

∑Qприб – сумма реактивных мощностей приборов и реле, вар.
Активная и реактивная мощность приборов и реле определяется по известной полной мощности Sприб и коэффициенту мощности прибора cosϕ (дается в справочнике для каждого прибора или обмотки, если у прибора их несколько). В таблице 1.4.1 приведены данные некоторых измерительных приборов и реле.
Таблица 1.4.1 – Данные измерительных приборов и реле


Наименование прибора

Тип

Число катушек в приборе

Мощность, потребляемая одной катушкой, В•А

Коэффициент мощности cosϕ

Вольтметр

Э-378

1

2

1

Счетчик активной энергии

САЗУ-И670


2

4

0,38


Счетчик реактивной энергии

СР4У-И673


3

4

0,38


Реле напряжения

РН-50

1

1

1

Реле мощности

РБМ-171

1

35

1

2 Разрядники и ограничители перенапряжений

2.1 Назначение разрядников
Разрядники являются защитными аппаратами. Они предназначены для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений. В распределительных устройствах электроустановок применяются вентильные разрядники.

Вентильные разрядники состоят из искровых промежутков, включенных последовательно с рабочим сопротивлением, имеющим нелинейную вольтамперную характеристику. В некоторых разрядниках параллельно искровым промежуткам присоединяют шунтирующие резисторы для равномерного распределения напряжения между ними.

В условных обозначениях разрядников буквы означают:

Р – разрядник;

В – вентильный;

П – подстанционный (поляризованный для разрядников постоянного тока);

С – станционный;

М – с магнитным дутьем;

О – облегченной конструкции;

У – униполярный;

К – для ограничения коммутационных перенапряжений.

Цифры, следующие за буквами в обозначении, означают номинальное напряжение разрядника.

Разрядники характеризуются рядом параметров:

- номинальное напряжение разрядника – номинальное значение напряжения сети, для работы в которой разрядник предназначен;

- наибольшее допустимое напряжение разрядника – эффективное значение наибольшего гарантированного заводом-изготовителем напряжения, при котором разрядник надежно гасит дугу;

- пробивное напряжение разрядника – наибольшая величина плавно нарастающего напряжения в момент пробоя разрядника;

- импульсное пробивное напряжение разрядника – наибольшая величина импульсного напряжения в момент пробоя разрядника при заданном значении предразрядного времени;

- предразрядное время – время от начала нарастания импульсного напряжения до момента пробоя разрядника;

- номинальный разрядный ток разрядника – амплитудное значение импульсного тока, который проходит через разрядник после его пробоя;

- ток проводимости разрядника, искровые промежутки которого шунтированы резисторами, ток, – проходящий через разрядник при приложении к нему напряжения постоянного тока заданной величины. У разрядников, не имеющих шунтирующих резисторов, измеряемый при этом ток называется током утечки.

Вентильные разрядники переменного тока служат основным средством ограничения перенапряжений и защиты от них.
2.2 Разрядник постоянного тока РМВУ-3,3. Назначение и устройство
Разрядники постоянного тока не имеют принципиальных отличий от разрядников переменного тока, но имеют ряд особенностей, связанных с гашением дуги постоянного тока и учетом направления тока через разрядник при его пробое. Для гашения дуги в разрядниках постоянного тока применяют магнитное дутье, принцип которого рассмотрен ранее при изложении гашения дуги в контакторах и быстродействующих выключателях постоянного тока.

Рисунок 2.2.1 – Разрядник РМВУ-3,3


Разрядник РМВУ-3,3 (с магнитным дутьем, вентильный, униполярный) на напряжение 3,3 кВ (рисунок 2.2.1) предназначен для защиты оборудования постоянного тока от атмосферных перенапряжений, поступающих на тяговую подстанцию по питающим линиям контактной сети. Фарфоровый кожух 13 разрядника армирован в основании фланцем 15, с помощью которого разрядник крепится к опорной конструкции. Снизу разрядник закрыт днищем 1, между ним и кожухом 13 кольцевая прокладка 2 из морозо- и озоноустойчивой резины. Днище 1 крепится к фланцу болтами 3. Искровые промежутки 6 расположены между постоянными магнитами 5 и шунтированы резисторами 7, обеспечивающими равномерное распределение напряжения между ними. Кронштейны 4 и 8 обеспечивают фиксацию верхнего и нижнего полюсов с помощью фиксатора 9, шайбы 14 и спиральной пружины 12, между которыми находятся два вилитовых диска 10. Фетровые прокладки 11 предохраняют диски 10 от горизонтальных перемещений. При набегании с контактной сети волны перенапряжения происходит пробой искровых промежутков 6, возникающие две дуги магнитным полем постоянных магнитов 5 выдуваются в разные стороны через дугогасительные камеры. Гашение дуги происходит при понижении напряжения в сети до рабочего спада волны перенапряжения, в результате этого растет сопротивление вилитовых дисков и снижается ток через разрядник. Для предотвращения взрыва разрядника от высокого давления выделяющихся газов предусмотрен в днище предохранительный клапан 16. Разрядник способен выдержать импульс тока до 20 кА в течение 20-40 мкс.
2.3 Ограничители перенапряжений, назначение
Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН) предназначены для защиты изоляции электрооборудования подстанций и электрических сетей от атмосферных и кратковременных коммутационных перенапряжений.

Применяемые в настоящее время разрядники с резисторами, имеющими недостаточную нелинейность, часто не позволяют обеспечить необходимое ограничение перенапряжений. Более глубокое снижение перенапряжений требует уменьшения нелинейного последовательного сопротивления, что приводит к существенному увеличению сопровождающих токов. Включение нелинейных сопротивлений на рабочее напряжение без искровых промежутков оказывается невозможным вследствие большого тока через нелинейное сопротивление при фазном напряжении. Применение искровых промежутков вызывает дополнительные трудности, связанные с необходимостью уменьшения сопровождающего тока до величины надежно отключаемой промежутками.

Значительное улучшение защитных характеристик разрядников может быть достигнуто при отказе от использования искровых промежутков. Это оказывается возможным в ОПН при использовании резисторов с резко нелинейной вольтамперной характеристикой. Выполненные на основе окиси цинка варисторы отвечают этим требованиям и применяются в ограничителях перенапряжений.

Высоконелинейные оксидно-цинковые варисторы в настоящее время выпускаются в виде дисков диаметром 28 мм и высотой 8 мм. Разработаны также варисторы увеличенного диаметра (45, 60 и 85 мм) и, соответственно, большей пропускной токовой способности; однако, серийный выпуск их в России еще не налажен. ОПН комплектуется из большого числа последовательно и параллельно соединенных оксидно-цинковых варисторов. Число последовательно соединенных в колонку варисторов и число параллельных колонок в ограничителе перенапряжений определяется номинальным напряжением сети и зависит от требований к защитному уровню напряжения и пропускной способности ограничителей по току.

Пропускная способность ОПН и характер их повреждения зависят от амплитуды и длительности протекающего через них тока. При импульсах тока большой длительности, характерных для коммутационных перенапряжений, наблюдается существенный нагрев ОПН, в результате таких воздействий может происходить проплавление в варисторах сквозных отверстий и их разрушение при токах с амплитудой 80-120 А. При кратковременных импульсах тока, характерных для грозовых перенапряжений, варисторы не разрушаются даже при воздействии импульсов с амплитудой 1000-1500 А.

Дальнейшее увеличение тока может приводить к их перекрытию по боковой поверхности, однако, ток перекрытия может быть значительно увеличен, если покрыть боковую поверхность варисторов специальным изоляционным лаком или залить колонку варисторов полимерным компаундом.


2.4 Конструкция ограничителя перенапряжений ОПН-П1-110
На рисунке 2.4.1 приведена конструкция ограничителя ОПН-П1-110-УХЛ1. Активная часть ОПН состоит из последовательно соединенных оксидно-цинковых резисторов 4, размещенных в полимерной покрышке 3, которая представляет собой стеклопластиковую трубу с нанесенной на нее защитной ребристой оболочкой из кремнийорганической резины. Сверху покрышка закрыта фланцем 1, на котором крепится экран 2, предназначенный для выравнивания электромагнитного поля и защиты полимерной покрышки от перекрытия по наружной поверхности. Нижний фланец 6 крепится на основании 8. Внутри фланца находится полимерный композит. Заземление разрядника осуществляется с помощью болта 7, закрепленного на основании.

Рисунок 2.4.1 – Ограничитель перенапряжений ОПН-П1-110
Ограничители перенапряжений на класс напряжения 3,3 кВ постоянного тока выполняются в фарфоровых покрышках. Они имеют ряд преимуществ перед разрядниками: низкий защитный уровень для всех видов перенапряжений; высокая удельная энергоемкость; малые габариты и масса.

В процессе эксплуатации ОПН не подлежат ремонту и не требуют проведения профилактических испытаний повышенным напряжением в течение всего срока службы. Нормативный срок службы ОПН составляет 25 лет при гарантийном сроке хранения и эксплуатации 5 лет. При эксплуатации ОПН в районах с повышенным уровнем загрязненности атмосферы рекомендуется проводить их осмотр и периодическую очистку внешней поверхности. Очистку следует производить сухой ветошью, не оставляющей волокон, а места сильного загрязнения протирать тампоном, смоченным спиртом. Применение масел, бензина, бензола, ацетона и металлических щеток запрещается.

Запрещается использование ОПН в качестве опорных изоляторов и их жесткое крепление к шинам (между шинами), где существует вероятность возникновения изгибающих усилий выше 300 Н (динамическое воздействие на шины при прохождении импульса тока) и внешнего нагрева контактной арматуры ОПН (контактных площадок) выше 40°С.

По желанию потребителя допускается измерение сопротивления ОПН мегомметром на 2500 В. Сопротивление отключенного от токоведущих частей ОПН должно быть не менее 10000 МОм при рабочем напряжении сети 6 (10) кВ.

При профилактических испытаниях изоляции электрооборудования повышенным напряжением, сами ОПН должны быть отключены от токоведущих частей электроустановки с принятием мер, исключающих их пробой (видимый разрыв цепи).

3 Техника безопасности

3.1 Техника безопасности при работе с измерительными трансформаторами напряжения
В цепях измерения, сигнализации, управления, релейной защиты и автоматики имеет право работать персонал прошедший соответствующие виды обучения, и персонал специализированной службы.

Для управления и сигнализации в электроустановках используют постоянный, выпрямленный или переменный ток, ток от аккумуляторных батарей, выпрямительных устройств, силовых и вспомогательных трансформаторов, рабочее напряжение которых составляет 110-220 В.

Измерительные приборы, устройства релейной защиты и автоматики, кроме того, подключаются к вторичным цепям специально предназначенных для этой цепи измерительных трансформаторов тока и напряжения. Особенно опасна работа в цепях измерительных трансформаторов напряжения на включенном присоединении.

Нельзя даже кратковременно размыкать цепь вторичной обмотки измерительных трансформаторов напряжения, так как при этом нарушается баланс магнитных потоков в сердечнике трансформаторов напряжения, и первичный ток становится током намагничивания. Ток намагничивания перегревает железо измерительного трансформатора напряжения, наводит в его вторичной обмотке высокое напряжение, которое опасно для обслуживающего персонала. Поэтому до начала работы на цепи вторичных обмоток измерительных трансформаторов напряжения ее замыкают накоротко.

Для короткого замыкания к зажимам присоединяют металлические провода с наконечниками. Эту работу выполняют отверткой с изолирующей ручкой и изолированным стержнем, стоя на резиновом коврике.

Провода цепей переменного напряжения, оперативного тока, катушек отключения и включения перед работой на панели от соединяют и изолируют, надевая на оголенные концы изолирующие трубки или обматывая их изоляционной лентой.

Вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжения заземляют. Заземление, вторичных обмоток является защитой при возможном пробое высшего напряжения на обмотку низшего напряжения. Поэтому нельзя отсоединять это заземление, за исключением случая, когда присоединение отключено.

Лицо, принимаемое на работу, связанную с непосредственным обслуживанием, ремонтом, испытанием или наладкой электротехнического оборудования, обязательно проходит медицинское освидетельствование, в соответствии со списком производств и профессий, утверждённых приказом Министерства Здравоохранения, (к работе в электроустановках, до этого времени данное лицо исполняет обязанности дублёра, работает под наблюдением и руководством опытного наставника). При этом как дублёр, так и лицо его контролирующее (наставник), в равной степени отвечают за работу оборудования.

В процессе текущей работы весь оперативно - технический персонал предприятий электроснабжения проходит систематическое производственное обучение и обучение безопасным методам работы.

Для оперативного и оперативно - ремонтного персонала установлены следующие обязательные формы обучения:

а) инструктаж на рабочем месте по ПТЭ, ПТБ и инструкциям, не менее одного раза в месяц;

б) противоаварийные тренировки и практическое применение навыков на действующих электроустановках по выходу из нестандартных ситуаций, не менее одного раза в квартал;

в) курсовое обучение, без отрыва от отпуска.

Для выполнения оперативно-технических мероприятий по ремонту и обслуживанию электроустановок допускаются лица, не моложе 18 лет.

Практикантам технических училищ, не достигших 18-летнего возраста, разрешается пребывание в помещении электроустановок, в котором расположено электрооборудование и электроаппараты, ограниченное время и под постоянным надзором опытного работника (наставника) и их нельзя допускать к самостоятельной работе на электроустановке до сдачи экзаменов по электробезопасности и техники безопасности, сдачи экзамена в комиссии предприятия и присвоения III квалификационной группы по электробезопасности.

По назначению на выполнение самостоятельных работ дежурный и оперативно-ремонтный персонал приходит теоретическую подготовку, обучаются на рабочем месте безопасным методам труда, осваивают правила технической эксплуатации и правила техники безопасности в объёме, необходимом для обслуживания и ремонта электроустановки, обучаются правильной организации рабочего места. Обучение контролирует начальник цеха или лицо, ответственное за эксплуатацию установок.

По окончанию обучения специальная квалификационная комиссия проверяет знание правил техники безопасности и электробезопасности у работника и присваивает или подтверждают в случае подтверждения существующей группы по электробезопасности и квалификационную группу по электробезопасности, (повышение квалификационной группы по электробезопасности, проводится в специализированных учебных заведениях).

После проверки знаний оперативный и оперативно-ремонтный персонал проходит стажировку от двух до четырёх недель (в зависимости от сложности работы).

Для рабочих кто непосредственно осуществляет оперативно- ремонтное обслуживание электроустановок обязательны инструктажи на рабочем месте и курсовое обучение.

Цель инструктажа – обучить каждого работника правильным и безопасным методам работы, правилам по уходу за электрооборудованием, применению и правильной организации рабочего процесса на данной электроустановке, обучение безопасным методам труда и правилам оказания первой медицинской помощи.

Для высококвалифицированных рабочих организуются тематические курсы и лекции, организуются конкурсы и школы по передаче передового опыта.

4 Экология на железнодорожном транспорте

4.1 Экологические проблемы на железнодорожном транспорте
На долю железнодорожного транспорта приходится 75% грузооборота, 60% пассажирооборота транспорта общего пользования в Российской Федерации. Такие объемы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов и, соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Оно проявляется, прежде всего, в загрязнении воздушной, водной среды и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог. Выделяют следующие источники загрязнения: подвижные и стационарные.

Выбросы загрязняющих веществ от подвижных источников составляют в среднем 2,05 млн т в год. Основное загрязнение происходит в районах, где в качестве локомотивов используют тепловозы с дизельными силовыми установками. При работе магистральных тепловозов в атмосферу выделяются отработавшие газы, по составу аналогичные выхлопам автомобильных дизелей.

Помимо выбросов продуктов сгорания топлива, ежегодно при перевозке и перегрузке грузов из вагонов в окружающую среду поступает около 3,7 млн т руды; 0,25 млн т солей и 0,56 млн т минеральных удобрений.

Из вагонов-цистерн на пути и междупутье, во время перевозок, вследствие не герметичности клапанов и сливных приборов цистерн, не плотностей люков вытекает нефтепродукты.

При следовании пассажирских вагонов происходит загрязнение железнодорожного полотна сухим мусором и сточными водами.

На каждый километр пути выливается до 100 м3 водных стоков, причем 70% загрязнений приходится на перегоны, остальное на территории станций.

Особую тревогу с точки зрения экологической безопасности вызывает перевозка опасных грузов.

По российским железным дорогам перевозятся опасные грузы более 800 наименований. Число крушений и аварий поездов с опасными грузами в России довольно высоко. При перевозке опасных грузов происходят утечки нефтепродуктов, ядовитых и других веществ по всему пути следования.

В холодильном оборудовании рефрижераторного подвижного состава используются озоно разрушающие вещества, каждая холодильная машина заправлена 35 кг фреона (а таких установок в рефрижераторном вагоне – 2). Утечки приводят к активизации процессов уничтожения озона.

Серьезность глобальной экологической проблемы разрушения озонового слоя требует скорейшего отказа от применения озоно разрушающих веществ в отечественном холодильном оборудовании.

На железнодорожном транспорте имеется 36000 стационарных источников выбросов в атмосферу. От них поступает в атмосферу 190 тыс. тонн загрязняющих веществ ежегодно, в том числе 54 тыс. тонн твердых веществ, 135 тыс. тонн – газообразных.

Сброс сточных вод локомотивным депо составляет 30-500 тыс. м3 в год, пассажирским вагонным депо – 50-210 тыс. м3, грузовым вагонным депо – 20-150 тыс. м3.

Шпалопропиточные заводы России (ШПЗ) производят подготовку ипропитку деревянных шпал, идущих на ремонт и строительство новыхжелезнодорожных линий, замену старых шпал на перегонах и станциях.

Основным источниками выделения загрязняющих веществ в атмосферу являются пропиточно-остывающий цилиндр в период откачки антисептика, трубопроводы и вакуумный насос, процесс пропитки и отсоса пропиточной смеси сопровождается выделением в воздушную среду нафталина, антрацена, аценафтена, бензола, толуола, ксилола, фенола, относящихся ко 2 классу опасности и также выделение в атмосферу этих веществ в процессе транспортировки шпал по открытому воздуху в вагонетках на склад.

Так же на шпалопропиточных заводах происходит загрязнение почвы и водоемов. Основными загрязнителями являются сланцевые и каменноугольные масла, в состав которых входят фонолы; их накопление в почве опасно для живых организмов.

Сточные воды шпалопропиточных заводов насыщены антисептиком, растворенными смолами, фонолами.

Один шпалопропиточный завод сбрасывает в год от 40 до 150 тыс. м3 производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод.

В составе вагонных депо, либо как самостоятельные предприятия действуют около 50 промывочно-пропарочных станций, где производится очистка цистерн от остаточных нефтепродуктов.

Сточные воды промывочно-пропарочных станций загрязнены нефтепродуктами, растворенными органическими кислотами, фенолами, тетраэтилсвинцом ( примерно от 60 до 700 м3 в год).

Значительное загрязнение сточных вод происходит в пунктах подготовки и обмывки грузовых и пассажирских вагонов. Ведется обмывка внутренней и наружной поверхностей крытых грузовых вагонов и наружной обшивки пассажирских вагонов.

В состав загрязнений входят остатки перевозимых грузов, минеральные и органические примеси, растворенные соли и многих других химических элементов и бактерий.

Пункты в основном не имеют оборотного водоснабжения, что резко увеличивает потребление водных ресурсов и загрязнение природной среды.

Укладка балласта при строительстве и реконструкции железнодорожных линий является еще одним негативным аспектом воздействия на здоровье людей и окружающую среду. В качестве балласта используется смесь щебня и асбеста.

Экологическая опасность применения асбестосодержащего балласта состоит в том, что при его погрузке, транспортировке, хранении и выгрузке на пути происходит сильная запыленность окружающего воздуха.

Высокая степень содержания асбестовой пыли в местах, где находятся путевые рабочие, монтеры контактной сети, механики связи линий СЦБ, машинистов локомотивов, щебнеочистигельных и землеуборочных машин приводит к ряду профессиональных заболеваний, таких как хронический бронхит и трахеобронхит, злокачественные опухоли легких.

Строительство железных дорог связанно с изъятием земельных ресурсов под постоянные и временные сооружения и коммуникации. Земли, находящиеся под временными сооружениями, по завершении строительства должны подлежать рекультивации, однако на практике рекультивация осуществляется менее чем с 40% земель.

Сооружение 1 км железных дорог сопровождается вырубкой леса на площади от 4 до 30 гектаров, что приводит к уничтожению лесного массива.

В настоящее время площади искусственных лесопосадок на железнодорожном транспорте России составляют 300 тысяч гектаров и столько же занято естественными лесами, однако примерно 2/3 из них требуют восстановления и реконструкции.

Рассмотренные экологические последствия влияния железнодорожного транспорта далеко не исчерпывающие и могут иметь другие проявления для окружающей среды и здоровью людей.

Устойчивость – это способность экосистем сохранять исходные параметры при естественном, техногенном и антропогенном воздействиях.

Многофакторная корреляция характеризует экосистемы с позиций их предопределенности к случайным и неслучайным событиям с аналитическими связями между ними.

Одним из наиболее важных экологических аспектов является защита человека от факторов негативного влияния электроустановок. В первую очередь – это негативное влияние электромагнитных полей на организм человека.

В данном случае основной мерой, направленной на предотвращение негативного воздействия электромагнитного поля, является сокращение времени нахождения человека в зоне влияния электрического поля. В электроустановках напряжением 110 кВ и выше, где напряженность электрического поля превышает установленные нормы, используют специальные защитные экранирующие комплекты.

Кроме того, существенное влияние на организм человека оказывает электромагнитное поле высоковольтных воздушных линий электропередач. Поэтому запрещается строительство жилых домов и других зданий и сооружений в пределах охранной зоны линий электропередач. Следует также отметить воздействие вредных веществ на человека.

Например, в электрических распределительных устройствах, оборудованными элегазовыми выключателями, есть вероятность отравления элегазом по причине его утечки из поврежденного выключателя.

Еще один пример – кислотная аккумуляторная батарея. В данном случае особую опасность несет в себе серная кислота, которая может попасть на кожу человека или в дыхательные пути.

Следующий экологический аспект гибель птиц на линиях электропередач и в открытых распределительных устройствах подстанций. Каждый год очень большое количество птиц гибнет в результате поражения
4.2 Влияние электрооборудования тяговых подстанций на окружающую среду
Влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется прежде загрязнением воздушной среды, водной и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог.

Успешное функционирование и развитие железнодорожного транспорта зависит от состояния природных комплексов и наличия природных ресурсов, развития инфраструктуры искусственной среды, социально-экономической среды общества. Состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству подвижного состава, производственного оборудования и других устройств, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли. Каждый элемент системы имеет прямые и обратные связи друг с другом.

При развитии и функционировании объектов железнодорожного транспорта следует учитывать свойства природных комплексов, устойчивость, коммутативность, аддитивность, инвариантность, многофакторную корреляцию.

Многосвязность выражается в разнохарактерном воздействии транспорта на природу, которое может вызвать в ней трудно учитываемые изменения.

Аддитивность – это возможность многопараметрического сложения различных источников техногенного и антропогенного воздействия на природу, что может привести к непредсказуемым изменениям в природе.

Инвариантность является свойством экосистем сохранять стабильность в границах регламентированных техногенных и антропогенных воздействий.

В целом, факторы воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам: механическое воздействие (твердые отходы, воздействие дорожной техники на почву); физическое (тепловое излучение, электромагнитные поля, ультра и инфразвук, вибрация, радиация); химическое (кислоты, щелочи, сои металлов, углеводороды, краски и растворители, пестициды); биологическое (макро и микроорганизмы, бактерии, вирусы); эстетическое (нарушение ландшафтов, осушение, заболачивание). Эти факторы могут действовать на природу долговременно, сравнительно недолго, кратковременно и мгновенно.

Способствует строительству железных дорог, производству, ремонту и эксплуатации подвижного состава, производственного оборудования, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли. Достаточно сказать, что железнодорожный транспорт потребляет до 7% добываемого топлива, 6% электроэнергии и 4,5% леса.

Источники загрязнения водных объектов. Вода употребляется во многих технологических процессах железнодорожного хозяйства. В целях экономии этого ценного природного ресурса разработаны нормы потребления и отведения воды. После использования на предприятиях вода загрязняется различными примесями и переходит в разряд производственных сточных вод. Многие вещества, загрязняющие стоки предприятий токсичны для окружающей среды. Качественный и количественный состав стоков, а также их расход зависят от характера технологических процессов предприятия.

В настоящее время на железной дороге и тяговых подстанциях используется безотходный метод производства.

В целом, факторы воздействия объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду можно классифицировать по следующим признакам: механическое воздействие (твердые отходы, воздействие дорожной техники на почву); физическое (тепловое излучение, электромагнитные поля, ультра и инфразвук, вибрация, радиация); химическое (кислоты, щелочи, сои металлов, углеводороды, краски и растворители, пестициды); биологическое (макро и микроорганизмы, бактерии, вирусы); эстетическое (нарушение ландшафтов, осушение, заболачивание). Эти факторы могут действовать на природу долговременно, сравнительно недолго, кратковременно и мгновенно.

В свою очередь состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству, ремонту и эксплуатации подвижного состава, производственного оборудования, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах, результатов научных исследований и их внедрения на предприятиях и объектах отрасли. Достаточно сказать, что железнодорожный транспорт потребляет до 7% добываемого топлива, 6% электроэнергии и 4,5% леса.

Источники загрязнения водных объектов. Вода употребляется во многих технологических процессах железнодорожного хозяйства. В целях экономии этого ценного природного ресурса разработаны нормы потребления и отведения воды. После использования на предприятиях вода загрязняется различными примесями и переходит в разряд производственных сточных вод. Многие вещества, загрязняющие стоки предприятий токсичны для окружающей среды. Качественный и количественный состав стоков, а также их расход зависят от характера технологических процессов предприятия.

В настоящее время на железной дороге и тяговых подстанциях используется безотходный метод производства.

Источники загрязнения территорий предприятий. Наиболее распространёнными загрязнителями территорий предприятий железнодорожной отрасли является нефть, нефтепродукты, мазут, топливо, смазочные материалы. Причиной загрязнения электрических подстанций нефтепродуктами является утечка их из трансформаторов, выключателей и других устройств, в которых используется масло. Загрязнение территорий отрицательно сказывается на состоянии окружающей природной среды, а при аварии, утечка нефтепродуктов загрязняет почву и водные ресурсы на очень значительный срок.

Таким образом, учитывая негативное влияние масленого хозяйства на окружающую среду, энергетическое хозяйство России переходит на так называемое «сухое производство» (исключение устройств, при работе которых требуется масло).

Влияние выбросов железнодорожного транспорта на атмосферу, воду, почву. Для очистки газовоздушных смесей, образующихся при различных технологических процессах на стационарных объектах железнодорожного транспорта, от газообразных, парообразных и пылевидных токсичных веществ применяют абсорбенты, адсорбенты, каталитические нейтрализаторы, индукционные преобразователи газа, скруберы, термокатализаторы, разнообразные фильтры, пылеуловители, циклоны, пенные сепараторы, температурно-инерционные осадители, золоуловители, установки, каталитического окисления паров растворителей, вихревые трибоэлектрические фильтры и другие газоочистные средства и устройства.

Утилизация и переработка твердых отходов (70-90% от всех отходов) в большинстве случаев связаны с необходимостью либо их разделения на компоненты (в процессах очистки, обогащения, извлечения ценных составляющих) с последующей переработкой отсепарированных материалов либо придания им определенного вида, обеспечивающего возможность последующей их утилизации.

На сегодняшний день для ликвидации отходов применяется таблетирование, брикетирование, высокотемпературная агломерация, обогащение, выщелачивание, растворение, кристаллизация.
5 Расчет стоимости тяговой подстанции постоянного тока
Определение стоимости проектируемой тяговой подстанции производится по укрепленным показателям стоимости строительства объектов электрификации железнодорожного транспорта с учетом основных узлов и элементов подстанции.

Стоимость тяговой подстанции Стп определяется по формуле 5.1:


Стп = Сстр + Смонт + Собор, (5.1)
где Сстр – стоимость строительства, р;

Смонт – стоимость монтажа, р;

Собор – стоимость оборудования,р.
Годовые эксплуатационные расходы по формуле 5.2.
Сэ = Сw + Са + Срем + Сзп, (5.2)
где Сw – стоимость потерь электроэнергии, р;

Са – стоимость расходов на амортизацию, р;

Срем – стоимость годового обслуживания и ремонт подстанции, р;

Сзп – годовой фонд заработной платы зависящий от метода

обслуживания, штата должностных лиц и окладов, с учетом

средств материального поощрения 40 % от ФЗП, р.


(5.3)

где β – стоимость 1 кВт*ч (4,3руб);

W – перерабатываемое за год количество электроэнергии.

Стоимость амортизационных отчислений:



(5.4)

Стоимость годового обслуживания и ремонт подстанции:


(5.5)

При расчете Сзп учитывается 13-ая зарплата, равная месячному ФЗП.



(5.6)
Таблица 5.1 – Данные годового фонда заработной платы

Должность

Кол-во

Оклад

Сумма

Старший электромеханик

1

22500

22500

Электромеханик

2

17000

34000

Электромонтер

1

14000

14000

Итого

4




70500


.
Себестоимость перерабатываемой электроэнергии за год:
(5.7)

где Сэ – годовые эксплуатационные расходы.

Стоимость 1 кВА установленной мощности:

(5.8)
где Ssyустановленная мощность всех силовых трансформаторов тяговой

подстанции, питающегося от входного РУ.


Таблица 5.2 – Смета стоимости оборудования тяговой подстанции

Наименование

Строительные работы, р

Монтажные работы, р

Оборудование, р

1. Верхнее строение пути

11160

-

-

2. Здание тяговой подстанции

40000

11180

1476000

3. Благоустройство территории

9880

-

-

4. ОРУ-110 кВ

5138

2970

300720

5. ОРУ-35 кВ

1118

8900

202520

6. Тяговый блок

14310

10380

504680

7. Питание автоблокировки

4600

2200

1760000

8. Шкафы СН

1700

3000

286000

9. Прожекторное освещение

3270

1060

-

10. Заземление

1410

1790

-

11. Отдельностоящие молниеотводы

760

-

-




Продолжение таблицы 5.2.

12. Порталы шинных мостов и опор

650

-

-

13. Подвеска шин к трансформаторам ПО кВ

230

2500

-

14. Резервуар для слива масла V = 30 м3

1780

4000

-

15. Кабельные каналы

2200

-

-

16. Прокладка кабелей и др.

330

33890

-

Итого

98536

81870

7103920

Стп = 98536 + 81870 + 7103920 = 7284326 р.





Сэ = 2185,3 + 4006,4 + 70950 + 919884 = 997025,7 р.



р/кВт*ч.

р/кВА.

Основные технико-экономические показатели тяговой подстанции. Для характеристики спроектированной тяговой подстанции приведем следующие технико-экономические показатели в таблицу 5.3

Таблица 5.3 – Технико-экономические показатели тяговой подстанции

Наименование

Единица измерения

Расчетное значение

Площадь ТП

м2

8500

Установленная мощность оборудования

кВА

1375850

Обслуживаемый штат

Чел

4

Стоимость ТП

Р

7284326

Стоимость 1 кВА установленной мощности

р/кВА

5,29

Себестоимость перерабатываемой электроэнергии

р/кВт*ч

0,0009

Заключение

Трансформатор напряжения - трансформатор, питающийся от источника напряжения.

Трансформатор напряжения, замерный трансформатор гальванический, предназначенный для преобразования высочайшего напряжения в невысокое в цепях измерения и контролирования. Использование трансформаторов напряжения дозволяет выключать цепи вольтметров, частотометров, электросчётчиков, приборов автоматического управления и контролирования и т. д. от цепи высокого напряжения и создаёт вероятность стандартизации номинального напряжения контрольно-измерительной техники (чаще только его принимают одинаковым 100 В).

Трансформаторы напряжения разделяются на трансформаторы переменного напряжения (традиционно их именуют элементарно трансформаторы напряжения) и трансформаторы неизменного напряжения.

Обычное использование – преобразование высокого напряжения в невысокое в цепях, в измерительных цепях и цепях  РЗиА.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.


Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения, от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики. Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.

Преимущества:

- большие каналы охлаждения и качественное исполнение бандажирования обмоток значительно уменьшает трение и вибрацию катушек благодаря высокой плотности связывания;

- пониженное сопротивление клемм, благодаря большой площади контакта, а так же использование болтов исключает нагрев, который может привести к выгоранию клеммной колодки;

- меньший нагрев обмотки на холостых ходах;

- низкая плотность тока в катушках;

- качественно исполненная конструкция перфорации – дает эффективное воздушное охлаждение;

- защита от перегрева и замыканий;

- высокая стойкость к перегрузкам;

- порошковая токонепроводящая окраска корпуса;

- высокое качество сборки;

- полное соответствие характеристикам, указанным в технической документации;

- минимальное падение напряжения даже под большими нагрузками.

Понижающее трансформаторное оборудование предназначено для питания паяльников, ламп освещения, станочного оборудования и прочих технических устройств путем понижения напряжения.

Опыт эксплуатации электроустановок показывает, что их обслуживание совершенно безопасно при условии соблюдения правил техники безопасности электроустановок. Большинство несчастных случаев при обслуживании электроустановок происходит из-за нарушения правил безопасности. В избежание поражения обслуживающего персонала электрическим током необходимо при монтаже и в процессе эксплуатации выполнять мероприятия, обеспечивающие безопасность.

Все оборудование – трансформаторы, разъединители, масляные выключатели и другое – устанавливается на фундаментах и фундаментных стойках с соблюдением необходимых размеров и расстояний, защищается молниеотводами. Кабели, соединяющие оборудование со щитом управления, который находится в здании тяговой подстанции, прокладываются в кабельных каналах, которые устроены в земле. Для осмотра оборудования в темное время суток распределительное устройство освещается прожекторами.

Понижающие трансформаторы оборудуются стационарными лестницами для подъема на трансформатор обслуживающего персонала. Также понижающие трансформаторы имеют стационарное сетчатое ограждение, на дверях которого установлена электромагнитная блокировка, запрещающая проникновение обслуживающего персонала за ограждение при включенном или отключенном, но незаземленном трансформаторе.

Разъединители предназначены длявключение и отключение электрических цепей без нагрузки. Они не имеют устройств для гашения дуги, и при отключении цепи под нагрузкой не только разрушаются сами, но и создают КЗ между фазами и землей.

Во избежание поражения обслуживающего персонала электрическим током на установленных разъединителях предусмотрена электромагнитная блокировка.

Принцип действия электромагнитной блокировки заключается в следующем: на каждом приводе разъединителя устанавливают блок-замок электромагнитной блокировки, имеющий запорный стержень для механического застопоривания тяги разъединителя и контактную розетку.

Замок можно отпереть общим на данное распределительное устройство ключом. Разрешение на операцию ли отказ достигается соответственно подачей или снятием напряжения с розеток, включаемых в цепь блокировки. Эти цепи управляются блок-контактами разъединителей и выключателей (КСА).

Разъединители имеют механическую блокировку, которая служит для недопущения включения заземляющих ножей при включенных рабочих ножах и для недопущения включения рабочих ножей при включенных заземляющих ножах.

Оборудование устанавливается в камерах наружной установки одностороннего обслуживания, которое представляет собой металлический шкаф, разделенный на четыре отсека, в которых размещены блоки релейной защиты, сборные шины, трансформаторы тока и заземляющие ножи, выкатная тележка.

Камеры изготавливают на заводе и доставляют на тяговую подстанцию в собранном виде. Для безопасности обслуживания в камерах имеются следующие устройства:

- смотровое окно для наблюдения за масляным выключателем;


- специальные металлические шторки, которые после выкатывания тележки автоматически закрываются и перекрывают доступ к токоведущим частям;
- заземляющие ножи, необходимые для заземления токоведущих частей.

Список использованных источников


1 Грицык, В.И. Электрификация железных дорог (организация работ по электрификации железных дорог) [Электронный ресурс]: учеб. ил. пособие/ В.И. Грицык, В.В. Грицык. – М.: УМЦ ЖДТ, 2014. – 70 с.: ил. – Режим доступа:

http://library.miit.ru/2014books/knigi/2/Gricyk_vse.pdf (15.04.2017).

2 Дмитриев, В.Л. Защита оборудования подстанций 110-750 кВ от перенапряжений с помощью вентильных разрядников и ограничителей перенапряжений/ В.Л. Дмитриев, М.В. Дмитриев// Новости Электротехники. – 2004 – №6 (30) – с.1 – 7.

3 Зубрев, Н.И. Теория и практика переработки отходов на железнодорожном транспорте [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Н.И. Зубрев. – М.: УМЦ ЖДТ, 2012. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/4168/ (18.05.2017).

4 Илларионова, А.В. Основы экономики: методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения образовательных учреждений среднего профессионального образования специальности Электроснабжение (для железнодорожного транспорта)/ В.М. Жирнова. – М.: УМЦ ЖДТ, 2014. – 40 с.

5 Инструкция по безопасности при эксплуатации электроустановок тяговых подстанций и районов электроснабжения железных дорог ОАО «РЖД», 2012. – 61,74 с.

6 Крючков, И. П. Короткие замыкания и выбор электрооборудования: учебное пособие для вузов – [И. П. Крючков и др.] – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. – 568 с.

7 Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. ПОТ Р М-016-2001. РД 153-34.0-03.150-00. – 2-e изд. – М: ИНФРА-М, 2014. – 158 с.

8 Мустафин, C. Эффективная экономия/ C. Мустафин// Уральская магистраль. – 2016. – 26 февраля. – с. 2.

9 Почаевец, В.С. Электрические подстанции: учебник/ В.С. Почаевец. – М.: УМЦ ЖДТ, 2012. – 491 с.

10 Правила устройства электроустановок. 7-е издание, М.: ЭНАС, 2013. – 556 с.



11 Тер-Оганов, Э.В. Электроснабжение железных дорог: учеб. Для студентов университета (УрГУПС)/ Э.В. Тер-Оганов, А.А. Пышкин. – Екатеринбург: УрГУПС, 2014. – 432 с.

12 Чекулаев, В.Е., Охрана труда и электробезопасность /В.Е. Чекулаев, Е.Н. Горожанкина, В.В. Лепеха. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012. – 304 с.



13 Южаков Б.Г., Методические указания и задания на контрольные работы и курсовой проект МДК 01.01. Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций по специальности 13.02.07 Электроснабжение (по отраслям). М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. – 120 с.

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации